Способ электроэрозионной обработки титана и его сплавов

(56) 1. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.,НИИМАШ, 1974, с. 1 - 5,2. Авторское свидетельство СССР428900, кл. В 23 Р 1/00, 1972 (прототип).(54) (57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОй ОБРАБОТКИ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ, осуществляемый с использованием чередующихся групп разнополярных импульсов тока, отличающийся тем, что, с целью устранения неравномерности износа электрода-инструмента и повышения производительности процесса, отношение длительности группы импульсов прямой полярности к длительности группы импу)льсов обратной полярности устанавливают 0,01 - 0,1. а отношение амплитуды разрядного тока единичного импульса в амперах к его длительности в микросекундах - 0,5 - 2. 700 200 Гд 1 и, ксИзобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методаМ обработки, в частности касается способов электроэрозионной обработки деталей из титана и сплавов на его основе.Известен способ электроэрозионной обработки сплавов титана, согласно которому обработку ведут медными электродами-инструментами с применением импульсов тока прямоугольной формы обратной полярностив углеродосодержащей среде 11,Недостатком способа является значительная неравномерность относительного износаэлектрод-инструмента. Износ на отдельныхучастках достигает 100 в 20/, в то времякак на остальной поверхности он можетне превышать 2 - 10/,.В результате локального износа на обрабатываемой поверхности возникают дефек-.ты в виде выступов, а на противолежащейим поверхности электрода - впадины,Процесс обработки локализуется на возникших выступах, во впадинах скапливаютсягазообразные продукты эрозии, производительность обработки резко снижается, а стабильность процесса обработки нарушается.Причиной возникновения повышенного локального износа является образование на обрабатываемой поверхности титана поверхностного измененного слоя, содержащего интерметаллические соединения титана с медью, перенесенной с поверхности электрод-инструмента, а также отложение карбида титана, образующегося при взаимодействии расплава лунок детали с углеродом рабочей жидкости.Данные соединения, имея более высокие теплофизические характеристики по сравнению с основным материалом, способны создавать участки поверхности со слоем пониженной обрабатываемости.Толщина этого слоя составляет 0,001 - 0,02 мм, а на отдельных участках 0,1 мм и выше, что и служит причиной возникновения локального повышенного износа и дефектов поверхности.При обработке сплавов титана на прямой полярности образования участков пониженной обрабатываемости не наблюдается, локальная неравномерность износа электрод- инструмента и дефекты на поверхности детали отсутствуют.Однако достигаемые технологические характеристики значительно ниже, чем при обработке на обратной полярности.Известен также способ, согласно которо му обработку проводят чере:у:ж,и., кся группами импульсов прямой и .обратной полярности 21.Однако известный способ не может непосредственно быть использован для обработкн титана и его сплавов, так как в нем не определено необходимое соотношение между длительностями групп разнополяр 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ных импульсов и параметры самого единичного импульса, позволяющие эффективно использовать чередование равномерных групп импульсов.При обработке титана требуется такое сочетание отношения длительностей групп разнополярных импульсов и электрических параметров самого единичного импульса, которое позволяет вести процесс со значительным превышением скорости удаления слоя пониженной обрабатываемости над скоростью его образования, что исключает возможность возникновения участков с эрозионностойким слоем и дефектов поверхности детали и инструмента.Целью изобретения является устранение неравномерности износа электрод-инструмента и повышение производительности обработки титана и его сплава за счет интенсификации удаления измененного слоя пониженной обрабатываемости.Поставленная цель достигается тем, что при электроэрозионной обработке чередующимися группами разнополярных импульсов тока отношение длительности группы импульсов прямой полярности к длительности группы импульсов обратной полярности устанавливают 0,01 - 0,1, а отношение амплитуды разрядного тока единичного импульса в амперах к его длительности в микросекундах - 0,5 - 2:Выбор режима обработки на основе сочетания отношения длительности группы импульсов обратной полярности 0,01 - 0,1, и отношения амплитуды разрядного тока единичного импульса к его длительности 0,5 - 2 А/мкс позволяет эффективно использовать чередование разнополярных групп импульсов при обработке сплавов титана, чем устраняется возможность образования участков пониженной обрабатываемости, исключается неравномерность износа и повышается производительность обработки.На фиг. 1 представлены зависимость глубины лунок Й, полученных от разрядов на прямой полярности, и зависимость глубины слоя, содержащего медь Ь, от длительности импульса разрядного тока 1; на фиг. 2 - зависимость неравномерности износа лК = =Зэк - Т и от отношения длительности группы импульсов прямой полярности 1 г 1 к длительности группы импульсов обратной полярности 1 рь ар; на фиг. 3 - зависимость удельной производительности и относительного износа электрода от отношения амплитуды импульса разрядного тока 1, к его длительностиИз приведенных зависимостей (фиг. 1) видно, что на черновых режимах, характеризующихся значительной длительностью импульсов (1= 100 - 200 мкс), глубина слоясоставляет 10 - 20 мкм, а глубина лунок, соответствующая толщине удаляемого слоя материала детали - 100 - 200 мкм,% 00 На чистовых режимах при 1 ц 10 мкс глубина слоя составляет 0,1 мкм при глубине лунок 10 мкм. Из этого следует, что скорость удаления измененного слоя превосходит в зависимости от режима обработки скорость образования слоя по глубине в 10 100 раз. Поэтому полное удаление слоя импульсами прямой полярности происходит тогда, когда диапазон отношения длительности группы импульсов прямой полярности к длительности группы импульсов обратной полярности соответственно составит величину 0,1 0,01. Длительность группы импульсов прямой полярности должна быть достаточной для того, чтобы эффективно удалить весь слой пониженной обрабатываемости по площади обрабатываемой поверхности.Такой слой занимает участок поверхности с площадью не более 0,2 3 мм 2 и для его удаления группа импульсов прямой полярности должна содержать не менее 100 импульсов на черновых режимах и 10 импульсов на чистовых режимах.При работе в диапазоне О 01 - О 1 (фиг. 2) неравномерность износа минимальна, дефекты на поверхности детали в виде выступов отсутствуют. Превышение данным соотношением величины 0,1 приводит к увеличению износа, обусловленным длительным воздействием импульсов прямой полярности, разрушающих защитную пленку на поверхности электрод-инструмента.При отношении менее 0,01 образуется слой пониженной обрабатываемости, а неравномерность износа достигает 200 ОО.Перенос меди в поверхностный слой детали на обратной полярности и скорость удаления слоя пониженной обрабатываемости на прямой полярности существенно зависит от параметров единичного разряда, главным образом от отношения амплитуды импульса разрядного тока к его длительности, так как данное отношение косвенно характеризует интенсивность теплового потока.фиВ диапазоне данного отношенияот 0;5 2 (фиг. 3) достигаются наилучшие технологические показатели как по удельной производительности, так и по относительному износу электрод-инструмента.При отношении менее 0,5 возможно появление отдельных участков слоя пониженной обрабатываемости из-за ухудшения его удаления импульсами прямой полярности, при отношении более 2 значительно снижается производительность обработки и возрастает неравномерность износа электрод-инструмента.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.Исходя из требований к качеству обрабатываемой поверхности и производительности, назначают режим обработки, величину амплитуды разрядного тока и длительность импульса тока выбирают из условия получения соотношения между ними от 0,5 2 А/мкм. В зависимости от выбранной длительности импульса уста навл ивают количество импульсов в группе прямой полярности 10 100, а отношение длительности группы прямой полярности устанавливают в диапазоне 0,01 0,1.Использование предлагаемого способа позволит устранить неравномерность износа, исключить появление дефектов на поверхности электрода и детали, повысить производительность в 1,5 2,5 раза.10 гХ Составитель Р. Ме Техред И. Верес Заказ 1037 И Государственного коми делам Изобретений и от Москва, Ж - 35, Раушская П Патент, г, Ужгород, уьд Редактор Заказ 426 Эрдейи